第一篇：計算機前沿講座論文

計算機前沿講座論文

圖書館怎么面對云計算

姓名：甘超江 學號：20092460

目錄

摘要：...............................................................................................................3 引言：...............................................................................................................4

1.云計算的概念.........................................................................................5 2.云計算在圖書館中的五大利.....................................................................5 3.云計算的四大弊

4.云計算環境下的圖書館信息安全策略........................................................7 參考文獻：........................................................................................................9

摘要：

云計算是一種新型的基于互聯網的商業計算模型，是多種技術混合演進的結果，具有安全可靠、海量信息存儲、快捷方便等特點。圖書館利用云計算的分布式數據存儲技術和與之相關的虛擬技術實現對海量數據的存儲，能降低存儲和維護成本，具有所存數據安全可靠，輕松實現不同設備間的數據共享等特點。關 鍵 詞：云計算 圖書館 海量數據存儲 存儲技術 虛擬技術

引言：

2009年被認為是“云計算”（Cloud Computing）元年，融合了計算設施、能力和數據的“云”正在成為一種網絡存在方式。在微軟、IBM、Google、Amazon、Sun等IT巨頭的推動下，云計算得到迅速發展，國內外掀起了云計算熱潮。憑借“云”，蘋果、亞馬遜在線銷售音樂、電視、電影、電子書籍和數碼報紙雜志，谷歌免費提供檢索、電子郵件、衛星圖像、地圖、計算、數據保存等網絡服務。而在國內，瑞星，阿里巴巴等網絡服務公司也相繼邁上發展云計算的道路。可見云計算將對互聯網的運作和服務模式產生深刻影響，而作為信息資源存取中心之一的圖書館，在這種云計算時代下，它將面對新的機遇與挑戰。

1.云計算的概念

云計算(Cloud Computing)是一種基于internet的計算，它是在分布式處理.并行處理，網格計算等基礎上提出的一種新型商業計算模型，是一種新興的共享基礎架構的方法。它是面對超大規模的分布式環境，其核心思想是通過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序.再交由多部服務器所組成的龐大系統計算分析之后將處理結果回傳給用戶。其最終目的是充分利用互聯網資源。建立功能強大的計算中心。并基于此提供多種多樣的計算服務，使用戶能夠在不同時間、不同地點便捷的享受各種服務。對于圖書館人而言，雖可能不大理解云計算的內涵，但或多或少已經體驗過或正在使用云計算服務，如googleDoes、Facebook等。重要的是理解云計算實質上是一個有關數據和運行數據計算設備范式如何轉變的問題。這些問題與數字化生活始終緊緊相連。而云計算，把重點轉到遠離這些設備能夠有效地存儲數據和能夠運行的應用和設備上，提供了最簡單的獲取數據和應用程序，這些存儲在不同的地方的互聯網上。但這些數據怎么放?有相應的技術保證才行，一定不是說把所有的數據放到一起才是云計算!云計算的“云”最根本的是虛擬化，是虛擬化計算!虛擬化并不是把所有東西放在一個地方才叫虛擬化。

2.云計算在圖書館中的五大利

超強的計算能力：通過一定的協調調度。云計算模式可以通過數萬乃至百萬的普通計算機之間的聯合來提供超強的、可以與超級計算機相抗衡的計算能力。使用戶完成單臺計算機根本無法完成的任務。在“云”中，使用者只要輸入簡單指令即能得到大量信息。因為在云計算模式中，人們不是從自己的計算機上，也不是從某個指定的服務器上，而是從互聯網絡上，通過各種設備(如移動終端等)獲得所需的信息，因此其速度得到了質的飛躍。

以用戶為中心：在云計算模式中，相關的數據存儲在“云”之中，用戶可以在任何時間、任何地點都可以以某種便捷、方便、安全的方式獲得云中的相關的信息或服務。雖然在“云”里有成千上萬臺計算機為其提供服務，但對于“云”外的用戶來說，他看到只是一個統一的接口界面，用戶使用云服務就如通過互聯網使用本地計算機一樣的方便。

3)實現綠色數據計算：人們需要監管能力更強的計算模型，來充分提高計算效率，不僅僅是計算資源的利用率，而且是從物理上降低設備能耗。云計算的出現大大加快了實現綠色數據計算的步伐。

4)降低了數據外泄的可能性：這也是云計算服務商討論最多的一個優點。在云計算之前，數據容易被盜，而隨著云計算的推廣以后。用戶可以把自己的數據放在“云”中，只要用戶能夠接人互聯網就能夠根據需要隨時存取，為網絡應用提供了幾乎無限多的可能，為存儲和管理數據提供了幾乎無限的空間。

5)經濟實惠：云計算中，用戶只需花少量的錢來租用相關的云服務商所提供的相關服務即可。它可以讓用戶利用很少的投資獲得較大的回報。不必擔心自己所購買的IT產品被淘汰，因為具體的硬件配置和更新都是由云服務提供商來提供的。用戶所需做的只是通過各種設備享受云服務所提供自己需求的信息、知識、服務等。

目前國外諸多圖書館組織與協會已在探討圖書館如何使用云計算，比如圖書館使用云計算提供用戶個性化和本地化信息尋求的模式?云可以節省資金和資源使圖書館利用計算機設備更有效嗎?用戶如何與云交互?我們的服務可能需要修改，以適應新出現的用戶模式?有一點是肯定的，無論以何種方式，我們認為對圖書館計算基礎設施和架構均需要改變，以便有效地利用云計算。云計算時代已經到來，圖書館需要開始思考如何調整服務，以便有效地適應用戶與圖書館互動。

3.云計算的四大弊

雖然云計算技術目前還處于商用的初級階段.還有許多問題困擾著云計算服務提供商。隨著云計算技術進一步發展，以及云計算理念被用戶的廣泛接受，云計算技術必將成為最為重要的基礎設施，基于云計算平臺的應用也將成為人們最重要的選擇。作為圖書館工作人員需要認真追蹤研究以下幾個方面：

3.1需要確認是否把整個圖書館資源放到“云”中。從理論上說，利用云計算技術，用戶只需要通過本地終端就可以通過互聯網使用圖書館的相關資源。但實際上，為了安全和穩定。也為了在“云”服務中斷或失效時，圖書館仍然能夠正常地提供相關的服務，圖書館顯然不能把所有的數據資源都放在”云“中.必然要繼續在本地保存一些常規的重要的數據依此來作為“云”數據的一個備份。因此，云計算模式并不會完全推翻圖書館現有的數據部署模式，而是在保留原有模式的基礎上，使現有的部署模式與云計算模式進行融合，作為現有部署模式的有效補充。圖書館應對現有的數據進行整理，通過研究來確立哪些數據資源可以放到“云”中，哪些數據必須在圖書館現有的模式中予以保留，這是值得圖書館員需要認真研究的一個方面。

3.2數據據位置問題。在現在運行的系統中，許多用戶并不清楚自己的數據儲存在哪里。用戶應當詢問服務提供商數據是否存儲在專門管轄的位置，以及他們是否遵循當地的隱私協議。所以在建設圖書館這樣的公共服務機構的數據庫時，可以由國家來主導，成立專門的機構來負責“云”的建立。

3.3版權問題。在云計算模式中，各個加入云計算模式的圖書館之間可以通過有關的協議共享彼此的信息資源.就像用戶使用本館的電子資源和使用他館的電子資源一樣。因此在這里帶來了版權糾紛問題。因此，圖書館界應針對在云計算模式下的信息資源共享中引起的版權糾紛問題制定切實可行的方案，從而方便用戶使用各館信息資源。

4)所網絡的建設問題。由于云計算也是建立在網絡的基礎上，所以網絡的暢通與否就關系到圖書館的資源能否順利的利用與共享。這是最基礎，也是最關鍵的問題。

4.云計算環境下的圖書館信息安全策略

針對上述云計算的安全風險及數字圖書館的安全需求，圖書館在云計算的應用過程中應重點關注以下幾方面的安全策略。

4.1相關標準及政策法規的制定與完善 在云計算應用過程中，圖書館界應該組織對于應用云計算所需的標準和相關協議的研究，形成行業的應用規范。同時，由于信息安全和保密問題，更多的是政策層面的問題，云計算企業的管理政策、企業信譽、甚至國家政策，都可能對云計算信息資源的安全造成極大的影響，所以需要整個產業鏈中的各利益相關者(包括圖書館)在發展過程中不斷磨合、談判和研究，以促成相關管理章程或政策法規制度的出臺，從而對知識產權保護、責任追究及各方權益提供有力保障。

4.2圖書館信息資源的安全存儲與管理 云計算環境下為了保證圖書館數據的萬無一失，對于服務商和圖書館來說，都應該采取更為安全有效的技術手段。一方面，作為服務商應采用目前最為先進的虛擬化海量存儲技術來管理和存儲數據資源。虛擬化海量存儲技術是采用數據副本的方式進行容錯，它不需要冗余設備，通過對每個虛擬盤創建多個副本來提高數據可用性和訪問性能，更適于在云環境下的海量存儲網絡系統中實現。另一方面對于圖書館而言，各館也應自行對館藏各種數據資源進行及時、全面的備份并長期、可靠地保存。

4.3圖書館信息資源的保密性與完整性實現 云計算環境下為了保證“云”中的信息資源在存儲和傳輸過程中不被非法下載或惡意篡改，應加快信息安全基礎設施建設，推進其核心內容公鑰基礎設施PKI的應用。PKI(Public Key infrastructure)是提供公鑰加密和數字簽名服務的系統或平臺，由公開密鑰密碼技術、數字證書、證書發放機構(CA)和關于公開密鑰的安全策略等基本成分共同組成。PKI的建設和應用，使云環境下的圖書館可以在各種網絡應用中方便地使用加密和數字簽名技術，從而保證了數據的機密性和完整性，為圖書館營造起一個安全的網絡運行環境。

4.4圖書館信息資源的操作權限管理 云計算環境下的圖書館可以根據用戶信息需求的不同，將用戶從低到高劃分為若干個層級，并嚴格控制用戶對資源的訪問權限。目前較為成熟的權限管理與控制技術是特權管理基礎設施PMI(Privilege Management Infrastructure)，它是基于屬性證書(AC)的授權管理平臺，它以PKI體系為基礎，向所有用戶提供與應用相關的授權服務，能夠在用戶請求服務時進行權限驗證，成為用戶和服務提供者間的安全通信基礎。圖書館通過PMI進行授權管理，使普通用戶登錄進入“云”后只能根據事先指派的角色進行數據查詢；而承擔圖書館數據維護工作的用戶登錄系統后，則能夠按照該管理員的角色分派相應的操作權限，完成具體的數據維護工作。

4.5圖書館信息資源的用戶訪問控制 云計算環境下的用戶身份認證對于數據安全起到至關重要的作用，只有通過認證的授權用戶才能訪問云中的相應的信息資源。由于云計算環境的異構性、動態性、跨組織性等特點，不可能要求用戶在使用每一個云資源之前都要進行身份認證，因此云環境下的圖書館可采用單點登錄的統一身份認證方式，被授權的圖書館用戶只需主動地進行一次身份認證，隨后便可以訪問其他被授權的資源。通過單點登錄的統一身份認證與PMI權限控制技術，能夠根據不同用戶的層級對應地設置不同的資源層級訪問權限，二者形成匹配性，從而嚴格控制用戶對資源的訪問，以有效地保證數據與服務安全。

參考文獻：

[1]江珊.圖書館與云計算[J].圖書館雜志，2010[7]:10-12 [2]陸靜.基于云計算的圖書館管理思考[J].情報檢索，2011[5]:107-109 [3]邱小紅.云計算：圖書館事業的發展的機遇與挑戰[J].探索與發現，2011[8]:64-65 [4]李蘭.云計算技術對圖書館的影響研究[J].高校圖書情報論壇，2010[9]:45-47 [5]蔣麗艷.基于云計算的圖書館信息平臺構建[J].現代情報，2011[8]:47-49

第二篇：計算機前沿講座講座體會（最終版）

計算機前沿講座報告

最近聽了溫州大學***博士講的機器學習，那么用對這堂課的心得體會來總結對計算機前沿技術的學習。先來說一個笑話，我們知道機器學習的子學習是深度學習，深度學習有一種叫做對抗網絡（GAN）。對抗網絡（GAN）類似：孫悟空：我是孫悟空。如來：你是真的。如來：你是假的。-六耳獼猴：我是孫悟空。

-如來：你是真的。

這就是機器學習，準確來說是最常見的一種，監督學習。最開始的幾步是對于模型的訓練，“多了”或“少了”可以理解為訓練時的誤差，模型根據誤差調整自身參數，這就是機器學習里常用的反向傳播(Backpropagation)的簡單的解釋。梯度下降涉及到算法，最終來提高機器處理問題的能力。

機器學習想做的事情，簡單的說是要從資料中歸納出有用的規則。大數據說的是對大量的資料做分析，而人工智能說的是讓機器看起來更聰明，兩者都可以使用機器學習來做核心的工具。

一名程序員，最終將會遇到很多類型的頑固抵制邏輯的、程序的解決方案的問題。我的意思是，對于很多類問題，坐下來寫出解決問題所需要的所有條件語句是既不可行也不劃算的。我聽到你的程序員大腦在大喊，“褻瀆”。

這是真的，以每天的鑒別垃圾郵件問題為例，每當介紹機器學習時，它是一直被使用的例子。當一封郵件到來時，你將怎樣寫一個程序來過濾垃圾郵件，決定是將它放在垃圾箱還是收件箱中？你將可能開始收集一些實例并深入研究它們，你將尋找垃圾郵件和非垃圾郵件所特有的模式，你還將會考慮抽象出那些模式以便你的啟發式學習將來能夠應用到新案例之中。你將會忽視那些永遠不會被看到的古怪郵件，你將能夠輕松的提高準確率并為邊界情況制定特殊的程序。你將反復多次的瀏覽郵件并抽象出新模式來改善做出的決策。

在那里有一個機器學習算法，所有這些事情都由程序員而不是電腦來完成。這種手動導出的硬編碼系統將具有同程序員一樣的、從數據中提取規則并將其實現的能力。這能夠做到，但是它將花費太多的資源，而且會是一個持續的噩夢。

在垃圾/非垃圾郵件的例子中，經驗E就是我們所收集的郵件，任務T是一個決策問題（也稱為分類），它需要標記每一封郵件是否為垃圾郵件，并將其放入到正確的文件夾中。我們的性能度量將是一些類似于準確率之類的、介于0%-100%之間的一個百分比（正確決策數除以總的決策數再乘以100）。

準備這樣一個決策程序的過程通常被稱為訓練，收集到的實例稱為訓練集，程序即為一個模型，一個把非垃圾郵件從垃圾郵件的分離出來的問題的模型。作為程序員，我們喜歡這個術語，一個模型具有特定的狀態并且需要被保持，訓練是一個執行一次的過程，也可能會根據需要重新運行，分類是待完成的任務。這些對我們來說都是有意義的。

我們能夠看到上面定義中所用到的術語并不是很適合于程序員。從技術上來說，我們寫的所有的程序都是一個自動化操作，因此，機器學習是自動化學習的這一說明是沒有意義的。

第三篇：計算機前沿講座報告

計算機前沿講座報告

為了拓展同學們的知識面，給同學們提供更廣的就業方向，學院特地開展了計算機前沿講座這門課。第一個講座，老師給我們講解了各種高科技，比如說無人機，比如說監控但是我個人更偏好于無人航拍的機器，老師也帶來了真實的機器給我們演示，所以課后對無人機又進行了進一步了解。第二個講座，老師是個留學生，給我們講了各種厲害的腦波科技和醫學，我課后也進行了腦接技術的了解，學習情況如下：

一、無人機 什么是無人機？

無人機是通過無線電遙控設備或機載計算機程控系統進行操控的不載人飛行器。無人機結構簡單、使用成本低，不但能完成有人駕駛飛機執行的任務，更適用于有人飛機不宜執行的任務。在突發事情應急、預警有很大的作用。

無人機航拍

無人機航拍是以無人駕駛飛機作為空中平臺,以機載遙感設備,如高分辨率CCD數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。全系統在設計和最優化組合方面具有突出的特點，是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術。為適應城鎮發展的總體需求，提供綜合地理、資源信息。正確、完整的信息資料是科學決策的基礎。各地區、各部門在綜合規劃、田野考古、國土整治監控、農田水利建設、基礎設施建設、廠礦建設、居民小區建設、環保和生態建設等方面，無不需要最新、最完整的地形地物資料，已成為各級政府部門和新建開發區急待解決的問題。我們用遙感航拍技術準確地反映出地區新發現的古跡、新建的街道、大橋、機場、車站以及土地、資源利用情況的綜合信息。遙感航拍技術是各種先進手段優化組合的新型應用技術。昆明勁鷹無人機航拍技術以低速無人駕駛飛機為空中遙感平臺，用彩色、黑白、紅外、攝像技術拍攝空中影像數據；并用計算機對圖像信息加工處理。全系統在設計和最優化組合方面具有突出的特點，是集成了遙感、遙控、遙測技術與計算機技術的新型應用技術。

無人機航拍的特點

無人機航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現勢性的優點。特別適合獲取帶狀地區航拍影像（公路、鐵路、河流、水庫、海岸線等）。且無人駕駛飛機為航拍攝影提供了操作方便，易于轉場的遙感平臺。起飛降落受場地限制較小，在操場、公路或其它較開闊的地面均可起降，其穩定性、安全性好，轉場等非常容易。小型輕便、低噪節能、高效機動、影像清晰、輕型化、小型化、智能化更是無人機航拍的突出特點。

無人機航拍的應用范圍

無人機航拍遙感技術可廣泛應用于國家生態環境保護、礦產資源勘探、海洋環境監測、土地利用調查、水資源開發、農作物長勢監測與估產、農業作業、自然災害監測與評估、城市規劃與市政管理、森林病蟲害防護與監測、公共安全、國防事業、數字地球以及廣告攝影等領域，有著廣闊的市場需求。

人的大腦是由數以萬計的針尖大小的神經交錯構成的。神經相互作用時，腦電波模式就表現為思維狀態，像是計算數學時的專注等情緒狀態。人的大腦平均每天產生7萬個想法。而且，每次神經活動時都會產生輕微的放電，放出的電通過腦電波技術（醫學上稱為腦電圖）就可以測量得到。單個神經產生的放電是很難從頭皮外測量到的。但是許多神經共同放電產生的集體電波是可以測量得到的。因此，我們測量到的大腦狀態是由許多神經共同放電產生的集體神經活動決定的。

二、腦接技術

經過一個世紀的實驗，神經系統科學領域的專家們已經定義了大腦中控制具體活動的部位。比如，控制四肢的區域位于大腦的頂部。而負責視力的區域則位于大腦的后部。從進化論的角度看，大多數動物的大腦也具備這些功能。隨著人衍化為較高級的物種，大腦前額處 的皮質產生了更高級的思維。人的情緒，精神狀態及專注狀態都受這個區域的控制。

不同的神經活動會產生不同的腦波模式，從而表現為不同的大腦狀態。不同的腦波模式會發出不同振幅和頻率的腦電波。例如，當腦波位于12到30Hz之間時，即Beta波，表示 大腦正處于專注狀態。當腦波在8到12Hz時，即Alpha波，表明大腦正處于平靜放松的 狀態。除了腦波外，肌肉的收縮也會產生不同模式的波動，稱之為肌電圖。NeuroSky的設備可以檢測到像眨眼等肌肉運動，從而在測量腦電波時可以把肌肉產生的電波過濾掉。

神經中電信號的傳輸并不像其在電線中那樣穿行，也沒有電源來補充電力。然而每根神經都會自己產生放電。每一次電信號到達神經末梢時，都會放出化學物質，告訴周圍的神經 產生自己的電信號。這些電信號稱之為“動作電位”，當神經產生電信號時，就會有相應的 腦波活動產生。

原子和分子都會產生正負電荷，這些帶電粒子稱之為離子，正負離子也像兩個磁鐵上的正負極一樣連在一起。當沒有信號傳輸時，神經會用脈把正離子輸送到細胞外。這些脈需要 大量的能量因為正離子還要返回到目前帶負電荷的細胞中。脈所需的能量來自于三磷酸腺 苷，三磷酸腺苷是把能量傳輸到全身肌肉的分子。

熱力學第一定律表明能量只能被改變，不能被創造及消滅。脈上的能量就被存儲為細胞核內外間的電荷差。但是當陽離子流動到細胞并消除了電荷差后，存儲的能量就會以波動的 形式釋放出來。正如海洋中小的波浪匯合成大的波濤一樣，成千上萬的神經同時活動也會 形成大的腦波。神念科技的設備就能測量得到這些腦波。大腦的可塑性就是神經之間可以產生新的連接，丟掉舊的連接。簡單來講，人們之所以可以把事物聯系起來，是因為當神經同時活動時，它們就會聯系在一起，反之亦然。當人根據NeuroSky（神念科技）的設備要求產生特定的腦電波時，就會不自覺的強化有益的大腦狀態相關的神經群之間的聯系。久而久之用戶就能隨心所欲的產生這些有益的大腦狀態。

腦機接口技術可以把電生理學活動或有機器官的神經系統的代謝速率轉化為機械裝置可以識別的信號。腦機接口技術在一個世紀前就引起了人們的想象；伴隨著《百變星君》電視劇出生的高峰生育兒們大都在受傷后配備了神經假肢。早在1908年，Le Nyctalope，有 爭議的第一個超級英雄，是文學作品中出現的第一個使用了腦機接口技術的人。現在腦機 接口技術不再是小說中虛構的情節，事實上這種技術的研究在20世紀最后十年非常盛行，人類，非人類及嚙齒動物通過神經活動就可以直接和電氣設備進行交流。

第四篇：計算機前沿創新論文

【關鍵詞】

地理信息系統：是以采集、存儲、管理、分析、描述和應用整個或部分地球表面（包括大氣層在內）與空間和地理分布有關的數據的計算機系統。它由硬件、軟件、數據和用戶有機結合而構成。它的主要功能是實現地理空間數據的采集、編輯、管理、分析、統計、制圖的工具已逐步發展起來。GIS始于60年代的加拿大與美國，爾后各國相繼投入了大量的研究工作，自80年代末以來,特別是隨著計算機技術的飛速發展,地理信息的處理、分析手段日趨先進，GIS技術日臻成熟，已廣泛地應用于環境、資源、石油、電力、土地、交通、公安、急救、航空、市政管理、城市規劃、經濟咨詢、災害損失預測、投資評價、政府管理和軍事等與地理坐標相關的幾乎所有領域。但是，隨著信息技術，尤其是計算機技術的快速發展、數字地球（Digital Earth）的提出與實施，以及GIS的應用深度的不斷深入和廣度的擴大，GIS正處于急劇變化與發展之中，并對GIS提出了許多新的要求。一方面，計算機的進步、信息網的發展和利用等技術上的突破，使得以數字形式表示信息更加容易，另一方面，地理信息仍滯后于其它更適合于以數字形式表示的信息，例如數字和文本。因此，地理信息的使用，又存在一定的困難和障礙，如果這些障礙能夠妥善解決，GIS的應用將會取得突飛猛進的發展。

計算機技術對GIS發展趨勢的影響：GIS技術依托的主要工具和平臺是計算機及其相關設備。進入90年代以來，隨著計算機技術的發展,計算機其微處理器的處理速度愈來愈快性能價格比更高;其存儲器能實現將大型文件映射至內存的能力,并且能存儲海量數據。此外,隨著多媒體技術、空間技術、虛擬實景、數字測繪技術、數據倉庫技術、計算機圖形技術三維圖形芯片、大容量光盤技術及寬頻光纖通訊技術的突破性進展，特別是消除數據通訊瓶頸的衛星互聯網的建立，以及能夠提供接近實時對地觀測圖象的高分辨、高光譜、短周期遙感衛星的大量發射，這些為GIS技術的廣泛、深入應用展示了更加光明的前景。同時,也使當前的GIS已不能滿足信息時代、數字時代的要求，目前GIS主要總體上呈現網絡化、開放性、虛擬現實、集成化、空間多維性等發展趨勢。

2.1網絡化GIS

計算機網絡技術的最新發展推動著當代GIS技術的快速更新和發展，使得在因特網上實現GIS應用日益引起人們的關注，建立萬維網GIS是近年來GIS研究領域的一個熱門話題。Web GIS或互聯網地理信息系統是當前GIS的一個重要發展方向。

目前，WWWGIS的建設面臨四個方面的挑戰：網上數據發布、網上數據互操作、網上數據采掘和網上數據管理及安全性。與傳統的GIS相比，Web GIS具有以下特點：

(1)適應性強Web GIS是基于互聯網的，因而是全球的，能夠在不同的平臺運行。

(2)應用面廣網絡功能將使Web GIS應用到整個社會，真正實現GIS的無所不能，無處不在。

(3)現實性強地理信息的實時更新在網上進行，人們能得到最新信息和最新動態。

(4)維護社會化數據的采集、輸入、空間信息的分析與發布將是在社會協調下運作，對其維護將是社會化，減少重復的勞動。

(5)使用簡單用戶可以直接從網上獲取所需要的各種地理信息，直接進行各種地理信息的分析，而不用關心空間數據庫的維護和管理。

網絡GIS可實現網上發布、瀏覽、下載，實現基于Web的GIS查詢和分析。盡管目前已有多家國內外公司推出Web GIS,總地來說，Web GIS尚處在試驗研究階段，其最終目標是應能實現GIS與WWW技術的有機結合，GIS通過WWW成為大眾使用的技術和工具。

2.2開放式GIS

開放式地理信息系統是指在計算機和通信環境下，根據行業標準和接口（Interface）所建立起來的地理信息系統。它不僅使數據能在應用系統內流動，還能在系統間流動。Open GIS是為了使不同的地理信息系統軟件之間具有良好的互操作性，以及在異構分布數據庫中實現信息共享的途徑。為此，Open GIS要具有下列特點：

(1)互操作性：不同地理信息系統軟件之間連接、信息交換沒有障礙。

(2)可擴展性：硬件方面，可在不同軟件、不同檔次的計算機上運行，其性能和硬件平臺的性能成正比；軟件方面增加新的地學空間數據和地學數據處理功能。

(3)技術公開性：開放的思想主要是對用戶公開，公開源代碼及規范說明是重要的途徑之一。

(4)可移植性：獨立于軟件、硬件及網絡環境，不需修改便可在不同的計算機上運行。

除此之外，還有諸如兼容性、可實現性、協同性等特點。

為了研究和開發Open GIS技術，1996年在美國成立的開放地理信息聯合會主要研究和建立了開放式地理數據交互操作規程（OGIS）。OGIS是為了尋找一種方式，將地理信息系統技術、分布處理技術、面向對象方法、數據庫設計及實時信息獲取方法更有效地結合起來。基于OGIS規范制訂的開放系統模型是一種軟件工程和系統設計方法，這種方法應用于GIS領域，側重于改變當前GIS模型中特定的應用系統及其功能與它內部數據模型及數據格式緊密捆綁的現狀。當然，OGIS只是對Open GIS定義了抽象的互操作規程，具體如何實現，還需采用分布式對象的技術，通過Acrobat、OLE、ActiveX、Java等語言實現。

Open GIS技術將使GIS始終處于一種組織、開放式的狀態，真正成為服務于整個社會的產業以及實現地理信息的全球范圍內的共享與互操作，是未來網絡環境下GIS技術發展的必然趨勢。

2.3虛擬現實GIS

虛擬GIS就是GIS與虛擬現實技術（Virtual Reality）的結合。VR技術是當代信息技術高速發展，并與其他技術集成的產物，是一種最有效地模擬人在自然環境中視、聽、動等行為的高級人機交互技術。這種模擬具有三個最基本的特征，即Immersion(沉浸)-Interaction(交互)-Imagination(構想)。

由于技術的限制，目前還未能開發出適用于遙感和GIS用戶需要的真3維可視化的數據分析軟件包。GIS與虛擬環境技術相結合，將虛擬環境帶入GIS將使GIS更加完美。GIS用戶在計算機上就能處理真3維的客觀世界的虛擬環境中將能更有效地管理，分析空間實體數據。目前虛擬GIS（VGIS）的研究主要集中在虛擬城市。

2.4多媒體GIS

多媒體技術（Multi-Media）是一種集聲、像、圖、文、通訊等為一體，并以最直觀的方式表達和感知信息，以形象化的、可觸摸（觸屏）的甚至聲控對話的人機界面操縱信息處理的技術。應用多媒體技術對GIS的系統結構、系統功能及應用模式的設計產生極大的影響，使得GIS的表現形式更豐富，更靈活，更友好。

多媒體地理信息系統（MGIS）將文字、圖形（圖像）、聲音、色彩、動畫等技術融為一體，為GIS應用開拓了新的領域和廣闊的前景。它不僅能為社會經濟、文化教育、旅游、商業、決策管理和規劃等提供生動、直觀、高效的信息服務，而且將使電腦技術真正走進人類社會生活。多媒體技術在GIS領域的深入應用，乃至出現具有良好集成能力的MGIS是技術發展的必然。

2.5集成化3S技術的結合

3S技術指的是全球定位系統（GPS）、遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）。3S技術的結合與集成充分體現了學科發展從細分走向綜合的規律。

GIS發展的重要趨勢是與全球定位系統（GPS）和遙感（RS）的集成，從而構成實時的，動態的GIS。GPS為GIS的快速定位和更新提供手段，遙感技術的多譜段、多時相、多傳感器和多分辨率的特點，為GIS不斷注入“燃料”，反過來又可利用GIS支持從遙感影像數據中自動提取語義和非語義信息。

3S技術整體結合所構成的系統是高度自動化、實時化的GIS系統。這種系統不僅具有自動、實時地采集、處理和更新數據的功能，而且能夠分析和運用數據，為各種應用提供科學的決策咨詢，并回答用戶可能提出的各種復雜問題。

空間多維性三維GIS與時態GIS

2.6.1三維GIS

在許多地學研究中，人們所要研究的對象是充滿整個3D空間的，如大氣污染、洋流、地質模型等，必須用一個（X，Y，Z）的3D坐標來描述。在3DGIS中，研究對象是通過空間X、Y、Z軸進行定義，描述的是真3D的對象。隨著計算機技術和GIS在許多行業諸如地質、礦山、海洋、城市地下管網，城市空間規劃、城市景觀分析、無線通信覆蓋范圍分析等對三維GIS的需求日益迫切，3DGIS的理論和應用近年來受到許多學者的關注。到目前為止，雖然有3DGIS系統問世，但其功能遠遠不能滿足人們分析問題的需要，原因主要是3DGIS理論不成熟，其拓撲關系模型一直沒有解決；另外三維基礎上的數據量十分大，很難建立一個有效的，易于編程實現的三維模型,計算機海量數據的處理為三維GIS提供了基礎。

2.6.2時態GIS

人們都在一定的空間和時間環境中生存并從事各種社會活動。從信息系統，尤其是GIS的實用角度出發，時間可以看成是一條沒有端點，向過去和將來無限延伸的線軸，它是現實世界的第四維。時間和空間不可分割地聯系在一起，跟蹤和分析空間信息隨時間的變化，應當是GIS的一個合理目標。這樣的GIS就被稱為時態GIS（Temporal GIS）。

記錄歷史數據有時候是非常重要的。在GIS中也要經常查詢歷史，最明顯的例子就是宗地，一塊宗地可能經過許多次的買賣或變化。在土地糾紛中，人們需要詳細的歷史記錄作為法律依據。GIS在環境應用中，也經常需要用到多時態的信息對環境進行綜合評價。所以，研究GIS的時態問題則成為當今GIS領域的一個重要方向。

時態GIS的組織核心是時空數據庫，其概念基礎則是時空數據模型。時空數據結構的選擇應以不同類型的時空過程和應用目的作為出發點。雖然人們已分別在時態數據庫和空間數據庫研究方面取得很大進展，但是“時態”+“空間”≠“時空”，兩者難以簡單地組合起來，這導致了時態GIS研究與應用的困難。作為一種系統方法，時態GIS的研究和應用還有很長的路要走。

2.7組件式GIS

GIS軟件是一種大型的軟件，開發一個功能完備的GIS軟件是一項極其復雜的工程。如何合理地組織GIS軟件的結構,一直是GIS軟件技術專家們研究的問題。它的發展體經歷了如下歷程：GIS模塊、集成式GIS、模塊化GIS和核心式GIS。當前計算機軟件控件技術（ActiveX控件，其前身OLE控件）為GIS軟件提供了一種新的開發模式。

組件化GIS基于標準的組件式GIS平臺，各組件之間不僅可能自由、靈活地重組，而且具有可視化的界面和方便的標準的接口。其特征主要體現在：

(1)高效無縫的系統集成允許將專業模型、GIS控件、其它控件緊密地結合在統一的界面下。

(2)無須專門的GIS開發語言只要掌握基于Windows平面的通用環境(VB,VC++,Delphi, PowerBuilder 等)，以及組件式GIS各控件的屬性、方法和事件，就能完成應用系統的開發。

(3)大眾化的GIS用戶可以象使用其它ActiveX控件一樣使用GIS的控件，使非專業的GIS用戶也能勝任GIS應用開發工作。

(4)開發成本低非GIS功能可以利用非專業控件，降低了系統的成本。

結束語

當前計算機技術的發展使GIS的發展主要呈以上幾種趨勢外，GIS軟件與建筑及規劃設計CAD、辦公自動化、統計分析等軟件系統的集成等都是GIS研究與發展的熱點。上述這些GIS的發展趨勢并不是孤立的，而是相互影響、相互促進，它涉及多學科的相互滲透、相互支撐。其目的就是促進地理信息產業的建設與發展，更好地為人類了解和保護人類賴以生存的環境服務。面對今天的計算機技術的快速發展，面對GIS充滿生機與活力的前景，我們應該進一步面向世界、抓住機遇、探索規律、促進GIS技術與產業的發展。可以預見，隨著計算機技術的發展，信息高速公路的建成，一個以地理信息系統為平臺，以信息高速公路為紐帶的“數字地球”，必將為人類信息交流與共享提供一種全新的方式。

第五篇：前沿講座

計算機視覺學科前沿知識

計算機視覺就是用計算機來模擬人的視覺系統，實現人的視覺功能，通常是指用攝像機和計算機代替人眼對目標進行識別、跟蹤和測量等，從而實現對客觀的三維世界的識別。人與其他動物一樣，視覺、聽覺、觸覺等感官功能的產生，首先在于進化過程中生存的需要。根據美國心理學家Gibson的理論，人的視覺不管有多少用處，但主要功能可概括為適應外界環境和控制自身的運動。看到汽車沖過來，你會趕快回避；看到前面有激流，你不會冒然趟過去。“適應外界環境和控制自身的運動”還是比較抽象的概念。事實上，為了適應外界環境和控制自身的運動，視覺系統需要能識別物體（可想而知，一個人連親戚、同事、朋友都不認識，會怎樣生活），能判斷物體的運動以及確定物體的形狀和方位（否則，無法抓取物體）。所以，物體識別、物體定位、物體三維形狀恢復和運動分析，就構成了計算機視覺的主要研究內容。

隨著自動化水平不斷的提高，機器視覺在自動化行業中應用也是越來越多，而機器視覺在我國可以說處于剛起步發展階段，機器人視覺是一門新興的發展迅速的學科，八十年代以來, 機器人視覺的研究已經歷了從實險室走向實際應用的發展階段。從簡單的二值圖象處理到高分辨率多灰度的圖象處理,從一般的二維信息處理到三維視覺機理以及模型和算法的研究都取得了很大的進展。而計算機工業水平的飛速提高以及人工智能、并行處理和神經元網絡等學科的發展,更促進了機器人視覺系統的實用化和涉足許多復雜視覺過程的研究。

目前，機器人視覺系統正在廣泛地應用于視覺檢測、機器人的視覺引導和自動化裝配領域中。在現代化的大生產之中，視覺檢測往往是不可缺少的環節。比如，汽車零件的外觀，藥品包裝的正誤，IC字符印刷的質量，電路板焊接的好壞等等，都需要眾多的檢測工人，通過肉眼或結合顯微鏡進行觀測檢驗。大量的人工檢測不僅影響工廠效率，而且帶來不可靠的因素，直接影響產品質量與成本。另外，許多檢測的工序不僅僅要求外觀的檢測，同時需要準確獲取檢測數據，比如零件的寬度，圓孔的直徑，以及基準點的坐標等等，這些工作則是很難靠人眼快速完成。近年來發展迅猛的機器視覺技術解決了這一問題。機器視覺系統一般采用CCD照相機攝取檢測圖象并轉化為數字信號，再采用先進的計算機硬件與軟件技術對圖象數字信號進行處理，從而得到所需要的各種目標圖象特征值，并由此實現模式識別，坐標計算，灰度分布圖等多種功能。然后再根據其結果顯示圖象，輸出數據，發出指令，配合執行機構完成位置調整，好壞篩選，數據統計等自動化流程。與人工視覺相比較，機器視覺具有精確，快速，可靠，和易數字化等優點。

機器視覺系統的輸入裝置可以是攝像機、轉鼓等，它們都把三維的影像作為輸入源，即輸入計算機的就是三維管觀世界的二維投影。如果把三維客觀世界到二維投影像看作是一種正變換的話，則機器視覺系統所要做的是從這種二維投影圖像到三維客觀世界的逆變換，也就是根據這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界。機器視覺系統主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。將近80%的工業視覺系統主要用在檢測方面，包括用于提高生產效率、控制生產過程中的產品質量、采集產品數據等。產品的分類和選擇也集成于檢測功能中。例如生產線上的單攝像機視覺系統，它的視覺系統用來檢測生產線上的產品，決定產品是否符合質量要求，并根據結果，產生相應的信號輸入上位機。圖像獲取設備包括光源、攝像機等；圖像處理設備包括相應的軟件和硬件系統；輸出設備是與制造過程相連的有關系統，包括過程控制器和報警裝置等。數據傳輸到計算機，進行分析和產品控制，若發現不合格品，則報警器告警，并將其排除出生產線。機器視覺的結果是CAQ系統的質量信息來源，也可以和CIMS其它系統集成。

由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。過去，許多工業用的機器視覺系統用可見光作為光源，這主要是因為可見光容易獲得，價格低，并且便于操作。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個最大缺點是光能不能保持穩定。以日光燈為例，在使用的第一個100小時內，光能將下降15%，隨著使用時間的增加，光能將不斷下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持穩定，是實用化過程中急需要解決的問題。另一個方面，環境光將改變這些光源照射到物體上的總光能，使輸出的圖像數據存在噪聲，一般采用加防護屏的方法，減少環境光的影響。由于存在上述問題，在現今的工業應用中，對于某些要求高的檢測任務，常采用X射線、超聲波等不可見光作為光源。但是不可見光不利于檢測系統的操作，且價格較高，所以，目前在實際應用中，仍多用可見光作為光源。

機器視覺系統中，視覺信息的處理技術主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強、數據編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識別與理解等內容。經過這些處理后，輸出圖像的質量得到相當程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于計算機對圖像進行分析、處理和識別。圖像的增強用于調整圖像的對比度，突出圖像中的重要細節，改善視覺質量。通常采用灰度直方圖修改技術進行圖像增強。圖像的灰度直方圖是表示一幅圖像灰度分布情況的統計特性圖表，與對比度緊密相連。圖像的數據編碼和傳輸，數字圖像的數據量是相當龐大的，一幅512*512個像素的數字圖像的數據量為256 K字節，若假設每秒傳輸25幀圖像，則傳輸的信道速率為52.4M比特/秒。高信道速率意味著高投資，也意味著普及難度的增加。因此，傳輸過程中，對圖像數據進行壓縮顯得非常重要，數據的壓縮主要通過圖像數據的編碼和變換壓縮完成。圖像邊緣銳化處理主要是加強圖像中的輪廓邊緣和細節，形成完整的物體邊界，達到將物體從圖像中分離出來或將表示同一物體表面的區域檢測出來的目的。圖像分割是將圖像分成若干部分，每一部分對應于某一物體表面，在進行分割時，每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測度度量。圖像的識別過程實際上可以看作是一個標記過程，即利用識別算法來辨別景物中已分割好的各個物體，給這些物體賦予特定的標記，它是機器視覺系統必須完成的一個任務。

在本世紀四、五十年代發展起來的線性濾波器以其完善的理論基礎，數學處理方便，易于采用FFT和硬件實現等優點，一直在圖像濾波領域占有重要地位，其中以WIENER濾波器理論和卡爾曼濾波理論為代表。但是線性濾波器存在著計算復雜度高，不便于實時處理等缺點。雖然它對高斯噪聲有良好的平滑作用，但對脈沖信號干擾和其它形式的噪聲干擾抑制效果差，信號邊緣模糊。為此，1971年，著名學者TUKEY提出非線笥濾波器——中值濾波器，即把局部區域中灰度的中值作為輸出灰度，并將其與統計學理論結合起來，使用迭代方法，比較理想地將圖像從噪聲中恢復出來，并且能保護圖像的輪廓邊界，不使其變模糊。近年來，非線性濾波理論在機器視覺、醫學成像、語音處理等領域有了廣泛的應用，同時，也反過來促使該理論的研究向縱深方向發展。